JP2015152324A - Substrate treating apparatus, and method of detecting edge chipping of substrates - Google Patents
Substrate treating apparatus, and method of detecting edge chipping of substrates Download PDFInfo
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Description
本発明は、ウェハなどの基板を処理する基板処理装置に関し、特に基板のエッジ欠けを検出する機能を備えた基板処理装置に関する。また、基板のエッジ欠けを検出する方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus that processes a substrate such as a wafer, and more particularly, to a substrate processing apparatus having a function of detecting an edge defect of a substrate. The present invention also relates to a method for detecting a chipped edge of a substrate.
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度が必要とされる。このようなウェハなどの基板の表面を平坦化する一手段として、化学的機械的研磨(CMP)を行なう基板処理装置が知られている。 In recent years, as semiconductor devices are highly integrated, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. In particular, in the case of optical lithography with a line width of 0.5 μm or less, the depth of focus becomes shallow, so that the flatness of the imaging surface of the stepper is required. As one means for flattening the surface of a substrate such as a wafer, a substrate processing apparatus that performs chemical mechanical polishing (CMP) is known.
基板処理装置は、ウェハの表面を研磨するための研磨ユニットを備えている。この研磨ユニットは、研磨面を構成する研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、ウェハを保持するトップリングとを有している。研磨テーブルとトップリングとは、それぞれ、回転可能に構成されている。これら研磨テーブルとトップリングを回転させながら、研磨パッド上に研磨液(スラリー)が供給される。この状態で、トップリングでウェハを研磨パッドに押圧することにより、ウェハと研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態でウェハが研磨される。研磨されたウェハは、搬送機構によって洗浄ユニットに搬送され、当該洗浄ユニットで研磨されたウェハが洗浄および乾燥させられる。 The substrate processing apparatus includes a polishing unit for polishing the surface of a wafer. The polishing unit includes a polishing table to which a polishing pad that constitutes a polishing surface is attached, and a top ring that holds a wafer. Each of the polishing table and the top ring is configured to be rotatable. A polishing liquid (slurry) is supplied onto the polishing pad while rotating the polishing table and the top ring. In this state, the wafer is polished in a state where the polishing liquid exists between the wafer and the polishing pad by pressing the wafer against the polishing pad with the top ring. The polished wafer is transferred to the cleaning unit by the transfer mechanism, and the wafer polished by the cleaning unit is cleaned and dried.
研磨ユニットでは、研磨されたウェハを研磨パッドから引き上げるとき、またはトップリングからウェハをリリースするときに、ウェハのエッジ(周縁部)が欠けることがある。上述した搬送機構には、そのウェハ搬送ステージ上にウェハが存在しているか否かを検出する光センサが備えられているが、この光センサの光軸がウェハエッジの欠けた部分を通過しない限り、このようなウェハのエッジ欠けを検出することができない。 In the polishing unit, when the polished wafer is pulled up from the polishing pad or when the wafer is released from the top ring, the edge (periphery) of the wafer may be chipped. The transfer mechanism described above is equipped with an optical sensor that detects whether or not a wafer is present on the wafer transfer stage, but as long as the optical axis of this optical sensor does not pass through the portion lacking the wafer edge, Such edge chipping of the wafer cannot be detected.
欠けたウェハが洗浄ユニットまで搬送されてしまうと、洗浄ユニットでウェハの洗浄を実施した際に、ウェハが粉々に割れてしまうことがある。ウェハが粉々に割れると、洗浄ユニットに配置されたロールスポンジなどの洗浄具にウェハの破片が付着し、これら洗浄具にダメージを与えてしまう。さらに、当該洗浄具を交換する必要が生じ、基板処理装置のランニングコストが上昇してしまう。 If the chipped wafer is transported to the cleaning unit, the wafer may be broken into pieces when the wafer is cleaned by the cleaning unit. If the wafer breaks into pieces, wafer debris adheres to a cleaning tool such as a roll sponge arranged in the cleaning unit, and damages the cleaning tool. Furthermore, the cleaning tool needs to be replaced, and the running cost of the substrate processing apparatus increases.
また、破片が付着したままの洗浄具を用いてウェハを洗浄すると、ウェハを汚染してしまうだけでなく、ウェハに傷(スクラッチ)が付いてしまう。そのため、ウェハが粉々に割れてしまった場合は、基板処理装置の運転を停止して、当該基板処理装置内に散乱したウェハの破片全てが回収できるように、基板処理装置内部を十分に清掃する必要が生じる。しかしながら、このような清掃には非常に長い時間がかかり、基板処理装置のダウンタイムが増大してしまう。 In addition, if the wafer is cleaned using a cleaning tool with fragments attached, not only the wafer is contaminated but also the wafer is scratched. Therefore, if the wafer breaks into pieces, the operation of the substrate processing apparatus is stopped, and the inside of the substrate processing apparatus is sufficiently cleaned so that all the wafer fragments scattered in the substrate processing apparatus can be collected. Need arises. However, such cleaning takes a very long time and increases the downtime of the substrate processing apparatus.
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ウェハなどの基板のエッジ欠けを検出することができるエッジ欠け検出部を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、基板のエッジ欠けを検出する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus including an edge defect detection unit that can detect an edge defect of a substrate such as a wafer. Another object of the present invention is to provide a method for detecting an edge defect in a substrate.
本発明の一態様は、基板を研磨する研磨ユニットと、研磨された前記基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記基板のエッジ欠けを検出するエッジ欠け検出部と、前記基板を、前記研磨ユニット、前記エッジ欠け検出部、および前記洗浄ユニットにこの順に搬送する基板搬送機構と、を備え、前記エッジ欠け検出部は、前記基板のエッジを感知する複数の超音波センサと、前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも1つが所定のしきい値に達したか否かを決定するセンサ出力監視部と、を有することを特徴とする基板処理装置である。 One aspect of the present invention includes a polishing unit that polishes a substrate, a cleaning unit that cleans the polished substrate, an edge chip detection unit that detects an edge chip of the substrate, the substrate, the polishing unit, An edge chipping detection unit, and a substrate transport mechanism that transports the cleaning unit to the cleaning unit in this order, and the edge chipping detection unit includes a plurality of ultrasonic sensors that detect edges of the substrate, and a plurality of ultrasonic sensors. A substrate processing apparatus comprising: a sensor output monitoring unit that determines whether or not at least one of the output signals has reached a predetermined threshold value.
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサは、前記基板搬送機構に保持された前記基板の上方に配置されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサは、前記基板搬送機構に保持された前記基板のエッジに沿って配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサのそれぞれは、2点間の距離を測定する距離センサであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサのそれぞれは、前記基板のエッジに向けて超音波を発し、反射した超音波を受信し、超音波の発信と受信との時間差に従って変化する信号を出力するように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニット、前記洗浄ユニット、および前記基板搬送機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記エッジ欠け検出部が前記基板のエッジが欠けていると判断した場合は、前記動作制御部は、前記研磨ユニットおよび前記基板搬送機構の動作を停止させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記所定のしきい値は、前記超音波センサが発した超音波の有効スポットの外縁と前記基板のエッジとの間の距離が所定の距離である時の超音波センサの出力信号の値であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the plurality of ultrasonic sensors are arranged above the substrate held by the substrate transport mechanism.
In a preferred aspect of the present invention, the plurality of ultrasonic sensors are arranged along an edge of the substrate held by the substrate transport mechanism.
In a preferred aspect of the present invention, each of the plurality of ultrasonic sensors is a distance sensor that measures a distance between two points.
In a preferred aspect of the present invention, each of the plurality of ultrasonic sensors emits an ultrasonic wave toward the edge of the substrate, receives the reflected ultrasonic wave, and changes in accordance with a time difference between transmission and reception of the ultrasonic wave. Is output.
A preferable aspect of the present invention further includes an operation control unit that controls operations of the polishing unit, the cleaning unit, and the substrate transport mechanism, and the edge chipping detection unit determines that the edge of the substrate is chipped The operation control unit stops operations of the polishing unit and the substrate transport mechanism.
In a preferred aspect of the present invention, the predetermined threshold value is an ultrasonic sensor when a distance between an outer edge of an effective spot of ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor and an edge of the substrate is a predetermined distance. It is a value of the output signal of.
本発明の他の態様は、複数の超音波センサにより基板のエッジを感知し、前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも1つが所定のしきい値に達したか否かを決定することを特徴とする基板のエッジ欠けを検出する方法である。 In another aspect of the present invention, the edge of the substrate is sensed by a plurality of ultrasonic sensors, and it is determined whether at least one of the output signals of the plurality of ultrasonic sensors has reached a predetermined threshold value. This is a method for detecting an edge defect of a substrate.
本発明によれば、複数の超音波センサの出力信号と所定のしきい値とを比較することにより、基板のエッジ欠けを検出することができる。また、基板が洗浄ユニットに搬送される前にエッジ欠けが検出されるので、洗浄ユニットで基板が粉々に割れてしまうことが防止される。 According to the present invention, it is possible to detect an edge defect of a substrate by comparing output signals of a plurality of ultrasonic sensors with a predetermined threshold value. In addition, since the edge chip is detected before the substrate is transported to the cleaning unit, the substrate is prevented from being broken into pieces by the cleaning unit.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す平面図である。この基板処理装置は、ウェハなどの基板を研磨し、洗浄し、乾燥することができる複合装置である。図1に示すように、この基板処理装置は、矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。基板処理装置は、ウェハ処理動作を制御する動作制御部5を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This substrate processing apparatus is a composite apparatus capable of polishing, cleaning and drying a substrate such as a wafer. As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus includes a
ロード/アンロード部2は、多数のウェハ(基板)をストックする基板カセットが載置されるフロントロード部20を備えている。このロード/アンロード部2には、フロントロード部20の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット(ローダー)22が設置されている。搬送ロボット22は走行機構21上を移動することによってフロントロード部20に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。
The load /
研磨部3は、ウェハの研磨が行われる領域である。この研磨部3は、第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dを備えている。図1に示すように、第1研磨ユニット3Aは、研磨面を有する研磨パッド10が取り付けられた第1研磨テーブル30Aと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル30A上の研磨パッド10に押圧しながら研磨するための第1トップリング31Aと、研磨パッド10に研磨液(例えばスラリー)やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための第1研磨液供給ノズル32Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うための第1ドレッサ33Aと、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体を霧状にして研磨面に噴射する第1アトマイザ34Aと、を備えている。
The
同様に、第2研磨ユニット3Bは、研磨パッド10が取り付けられた第2研磨テーブル30Bと、第2トップリング31Bと、第2研磨液供給ノズル32Bと、第2ドレッサ33Bと、第2アトマイザ34Bと、を備えており、第3研磨ユニット3Cは、研磨パッド10が取り付けられた第3研磨テーブル30Cと、第3トップリング31Cと、第3研磨液供給ノズル32Cと、第3ドレッサ33Cと、第3アトマイザ34Cと、を備えており、第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられた第4研磨テーブル30Dと、第4トップリング31Dと、第4研磨液供給ノズル32Dと、第4ドレッサ33Dと、第4アトマイザ34Dと、を備えている。
Similarly, the
第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、および第4研磨ユニット3Dは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第1研磨ユニット3Aについて図2を参照して説明する。図2は、第1研磨ユニット3Aを模式的に示す斜視図である。なお、図2において、ドレッサ33Aおよびアトマイザ34Aは省略されている。
Since the
研磨テーブル30Aは、テーブル軸30aを介してその下方に配置されるテーブルモータ19に連結されており、このテーブルモータ19により研磨テーブル30Aが矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル30Aの上面には研磨パッド10が貼付されており、研磨パッド10の上面がウェハWを研磨する研磨面10aを構成している。トップリング31Aはトップリングシャフト16の下端に連結されている。トップリング31Aは、真空吸引によりその下面にウェハWを保持できるように構成されている。トップリングシャフト16は、図示しない上下動機構により上下動するようになっている。
The polishing table 30A is connected to a
ウェハWの研磨は次のようにして行われる。トップリング31Aおよび研磨テーブル30Aをそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル32Aから研磨パッド10上に研磨液(スラリー)を供給する。この状態で、トップリング31Aは、ウェハWを研磨パッド10の研磨面10aに押し付ける。ウェハWの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学的作用により研磨される。研磨終了後は、ドレッサ33A(図1参照)による研磨面10aのドレッシング(コンディショニング)が行われ、さらにアトマイザ34A(図1参照)から高圧の流体が研磨面10aに供給されて、研磨面10aに残留する研磨屑や砥粒などが除去される。
The polishing of the wafer W is performed as follows. The
図1に戻り、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bに隣接して、第1リニアトランスポータ6が配置されている。この第1リニアトランスポータ6は、4つの搬送位置(第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4)の間でウェハを搬送する機構である。また、第3研磨ユニット3Cおよび第4研磨ユニット3Dに隣接して、第2リニアトランスポータ7が配置されている。この第2リニアトランスポータ7は、3つの搬送位置(第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7)の間でウェハを搬送する機構である。
Returning to FIG. 1, a first linear transporter 6 is disposed adjacent to the
ウェハは、第1リニアトランスポータ6によって研磨ユニット3A,3Bに搬送される。第1研磨ユニット3Aのトップリング31Aは、そのスイング動作により研磨テーブル30Aの上方位置と第2搬送位置TP2との間を移動する。したがって、トップリング31Aと第1リニアトランスポータ6との間でのウェハの受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。
The wafer is transferred to the polishing
同様に、第2研磨ユニット3Bのトップリング31Bは研磨テーブル30Bの上方位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング31Bと第1リニアトランスポータ6との間でのウェハの受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨ユニット3Cのトップリング31Cは研磨テーブル30Cの上方位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング31Cと第2リニアトランスポータ7との間でのウェハの受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨ユニット3Dのトップリング31Dは研磨テーブル30Dの上方位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング31Dと第2リニアトランスポータ7との間でのウェハの受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。
Similarly, the
研磨ユニット間のウェハの受け渡し機構は上述の例に限定されることなく、例えばウェハを保持したままトップリングが直接他の研磨ユニットに移動することによりウェハを搬送してもよい。ウェハは、4つの研磨ユニット3A〜3Dのすべてによって研磨されてもよいし、研磨ユニット3A〜3Dのうちの1または複数の研磨ユニット(例えば、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3B)によって研磨されてもよい。
The wafer delivery mechanism between the polishing units is not limited to the above-described example. For example, the wafer may be transferred by moving the top ring directly to another polishing unit while holding the wafer. The wafer may be polished by all four polishing
第1搬送位置TP1に隣接して、搬送ロボット22からウェハを受け取るためのリフタ11が配置されている。ウェハはこのリフタ11を介して搬送ロボット22から第1リニアトランスポータ6に渡される。リフタ11と搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁1aに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット22からリフタ11にウェハが渡されるようになっている。
A
第1リニアトランスポータ6と、第2リニアトランスポータ7と、洗浄部4との間にはスイングトランスポータ12が配置されている。第1リニアトランスポータ6から第2リニアトランスポータ7へのウェハの搬送は、スイングトランスポータ12によって行われる。ウェハは、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。
A
スイングトランスポータ12の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハのバッファステージ72が配置されている。このバッファステージ72は、図1に示すように、第1リニアトランスポータ6に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ6と洗浄部4との間に位置している。スイングトランスポータ12は、第4搬送位置TP4、第5搬送位置TP5、およびバッファステージ72の間でウェハを搬送する。
A
研磨ユニット3A,3Bで研磨されたウェハWは、第1リニアトランスポータ6によって第4搬送位置TP4に搬送される。さらにウェハWは、スイングトランスポータ12により、第4搬送位置TP4から第5搬送位置TP5の上方にあるエッジ欠け検出位置(後述する)に搬送され、このエッジ欠け検出位置にて当該ウェハWのエッジ欠け検出が行われる。研磨ユニット3C,3Dで研磨されたウェハWは、第2リニアトランスポータ7により、第5搬送位置TP5に搬送される。さらにウェハWは、スイングトランスポータ12により第5搬送位置TP5の上方にある上記エッジ欠け検出位置に搬送され、このエッジ欠け検出位置にて当該ウェハWのエッジ欠け検出が行われる。
The wafer W polished by the polishing
エッジ欠け検出が行われた後、ウェハは、スイングトランスポータ12によってバッファステージ72に載置される。バッファステージ72上のウェハは、洗浄部4の第1の搬送ロボット77によって洗浄部4に搬送される。図1に示すように、洗浄部4は、研磨されたウェハを洗浄液やロールスポンジ(図示せず)などを用いて洗浄する第1の洗浄ユニット73および第2の洗浄ユニット74と、洗浄されたウェハを乾燥する乾燥ユニット75とを備えている。第1の搬送ロボット77は、ウェハをバッファステージ72から第1の洗浄ユニット73に搬送し、さらに第1の洗浄ユニット73から第2の洗浄ユニット74に搬送するように動作する。第2の洗浄ユニット74と乾燥ユニット75との間には、第2の搬送ロボット78が配置されている。この第2の搬送ロボット78は、ウェハを第2の洗浄ユニット74から乾燥ユニット75に搬送するように動作する。
After edge missing detection is performed, the wafer is placed on the
図3は、本発明の一実施形態に係るスイングトランスポータ12の構造を示す斜視図である。スイングトランスポータ12は、基板処理装置のフレーム100に設置された、鉛直方向に延びるリニアガイド101と、リニアガイド101に取り付けられたスイング機構102と、スイング機構102を鉛直方向に移動させる駆動源としての昇降駆動機構105とを備えている。この昇降駆動機構105としては、サーボモータとボールねじを有するロボシリンダなどを採用することができる。スイング機構102にはスイングアーム106を介して反転機構107が連結されている。さらに反転機構107にはウェハWを把持する把持機構110が連結されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the
スイングアーム106は、スイング機構102の図示しないモータの駆動により該モータの回転軸を中心として旋回するようになっている。これにより、反転機構107および把持機構110が一体的に旋回運動し、把持機構110は、第4搬送位置TP4、第5搬送位置TP5、およびバッファステージ72の間を移動する。
The
把持機構110は、ウェハWを把持する一対の把持アーム111を有している。それぞれの把持アーム111の両端には、ウェハWのエッジ(すなわち、ウェハWの周縁部)を把持するチャック112が設けられている。これらのチャック112は把持アーム111の両端から下方に突出して設けられている。さらに把持機構110は、一対の把持アーム111をウェハWに近接および離間する方向に移動させる開閉機構113を備えている。
The
ウェハWは次のようにして把持される。把持アーム111を開いた状態で、把持アーム111のチャック112がウェハWと同一平面内に位置するまで把持機構110を昇降駆動機構105により下降させる。そして、開閉機構113を駆動して把持アーム111を互いに近接する方向に移動させ、把持アーム111のチャック112でウェハWのエッジを把持する。この状態で、昇降駆動機構105により把持アーム111を上昇させる。
The wafer W is gripped as follows. With the
反転機構107は、把持機構110に連結された回転軸108と、この回転軸108を回転させるロータリーアクチュエータ(図示せず)とを有している。ロータリーアクチュエータは、空気圧などの流体圧で動作する流体圧式のロータリーアクチュエータを採用することができる。流体圧式のロータリーアクチュエータに代えて、回転軸108を回転させるためのモータを備えたモータ駆動式のロータリーアクチュエータを用いてもよい。ロータリーアクチュエータにより回転軸108を駆動させることにより、把持機構110は、その全体が180度回転し、これにより把持機構110に把持されたウェハWが反転する。
The reversing
把持機構110は、ウェハWを把持したままバッファステージ72に移動し、把持アーム111を開くことでウェハWがバッファステージ72に載置される。バッファステージ72に載置されたウェハWは、洗浄部4の第1の搬送ロボット77によって洗浄部4に搬送される。この実施形態の基板処理装置では、ウェハWは、研磨部3、リニアトランスポータ6および/または7、スイングトランスポータ12、バッファステージ72、および洗浄部4にこの順番に搬送される。
The
図2に示す研磨ユニット3Aにおいて、研磨されたウェハWを研磨パッド10から引き上げるとき、または上記搬送位置でトップリング31AからウェハWをリリースするときに、ウェハWの一部が割れて、当該ウェハWのエッジが欠けることがある。そこで、図3に示すように、本実施形態の基板処理装置には、ウェハのエッジ欠けを検出するためのエッジ欠け検出部40が設けられる。以下、このエッジ欠け検出部40について説明する。
In the
図3に示されるように、エッジ欠け検出部40は、複数の(図示した例では8個の)超音波センサ42を有する。これら超音波センサ42は、第5搬送位置TP5の上方(すなわち第2リニアトランスポータ7の上方)に配置されている。研磨されたウェハWは、スイングトランスポータ12によって反転され、所定のエッジ欠け検出位置まで搬送される。このエッジ欠け検出位置は、超音波センサ42の下方であって第5搬送位置TP5の上方に位置している。
As illustrated in FIG. 3, the edge
図4は、スイングトランスポータ12に把持されたウェハWの上方に配置された超音波センサ42を示した斜視図である。図4では、スイングトランスポータ12によってウェハWが反転させられた状態が描かれている。ウェハWは、スイングトランスポータ12の把持機構110によってエッジ欠け検出部40に搬送される。
FIG. 4 is a perspective view showing the
図4に示されるように、複数の超音波センサ42は、スイングトランスポータ12によって反転されたウェハWの上方に配置されている。エッジ欠け検出部40に搬送されたウェハWは、研磨された直後のウェハであるので、ウェハWには研磨液が付着している。図3および図4に示すように、超音波センサ42は、スイングトランスポータ12に保持されたウェハWの上方に配置されているので、研磨液がウェハWから超音波センサ42上に落下することがない。また、スイングトランスポータ12によるウェハWの反転動作により、当該ウェハWに付着している研磨液が振り落とされる。したがって、研磨液に起因した超音波センサ42の故障および異常動作を防止することができる。
As shown in FIG. 4, the plurality of
超音波センサ42は、スイングトランスポータ12に保持されたウェハWのエッジに沿って等間隔に配列されている。これらの超音波センサ42は、円環状のセンサ保持台43に固定されている。センサ保持台43は、図示しないブラケットに固定されている。超音波センサ42は、それぞれ、エッジ欠け検出部40が有するセンサ出力監視部45に接続される。このセンサ出力監視部45は、ウェハ処理動作を制御する動作制御部5に内蔵されていてもよいし(図1参照)、動作制御部5とは別体として構成してもよい。
The
各超音波センサ42は、ウェハWのエッジを感知するように構成されている。より具体的には、超音波センサ42は、ウェハWの上からエッジに向けて超音波を発し、ウェハW(および該ウェハWの周りに存在する物体)から反射した超音波を受信し、超音波の発信と受信との時間差に従って変化する信号を出力する。このような構成を有する本実施形態の超音波センサ42は、超音波の発信と受信とを超音波センサ自身が行う反射型の超音波センサであり、2点間の距離を測定する距離センサとして使用される。超音波センサ42は、その出力信号をセンサ出力監視部45に送信するように構成されている。
Each
図5は、超音波センサ42とウェハ(基板)Wとの位置関係を示した概略側面図である。図5に示されるように、ウェハWのエッジ欠けを検出するときの超音波センサ42とウェハWとの間の距離は、例えば100mmとされる。この場合、ウェハWの表面と同一平面内における超音波の有効スポット径は、例えば40mmである。超音波の有効スポットとは、超音波センサ42が、超音波センサ42自身と対象物との距離を有効に測定できる超音波の円形エリアであり、有効スポット径はその円形エリアの直径である。
FIG. 5 is a schematic side view showing the positional relationship between the
距離センサとして使用される超音波センサ42は、対象物が有効スポットから外れるに従って、超音波センサ42の出力信号が大きくなるという特徴を有している。エッジ欠け検出部40は、このような超音波センサ42の出力信号の変化に基づいてウェハWのエッジ欠けを検出する。図5に示すように、超音波センサ42は、超音波の有効スポットの外縁がウェハWのエッジに接するように配置される。この図5に示す超音波センサ42の位置は、ウェハWのエッジを感知するための超音波センサ42の所定位置である。
The
図6(a)は、ウェハWが欠けていない場合における超音波の有効スポットとウェハWのエッジとの位置関係を示した概略図であり、図6(b)は、ウェハWが欠けている場合における超音波の有効スポットとウェハWのエッジとの位置関係を示した概略図である。図6(a)に示すように、ウェハWが欠けていない場合、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離は0である。一方、図6(b)に示すように、ウェハWが欠けている場合、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離は0よりも大きい。超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離は、ウェハWのエッジ欠けのサイズに従って変化する。 FIG. 6A is a schematic diagram showing the positional relationship between the ultrasonic effective spot and the edge of the wafer W when the wafer W is not chipped. FIG. 6B is a diagram illustrating the wafer W chipped. FIG. 5 is a schematic diagram showing a positional relationship between an effective spot of ultrasonic waves and an edge of a wafer W in the case. As shown in FIG. 6A, when the wafer W is not chipped, the distance between the outer edge of the effective ultrasonic spot and the edge of the wafer W is zero. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the wafer W is missing, the distance between the outer edge of the ultrasonic effective spot and the edge of the wafer W is greater than zero. The distance between the outer edge of the effective ultrasonic spot and the edge of the wafer W varies according to the size of the edge defect of the wafer W.
図7は、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離の変化に応じて変化する超音波センサの出力信号を示したグラフである。図7において、縦軸は超音波センサ42の出力信号を表し、横軸は超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離を表す。図6(a)に示すようにウェハWが欠けていない場合(すなわち、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離が0mmである場合)、超音波センサ42の出力信号はP1である。図6(b)に示すようにウェハWが欠けている場合(すなわち、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離が0mmよりも大きい場合)、超音波センサ42の出力信号はP2(>P1)である。ウェハWが大きく欠けている場合、またはウェハW自体が存在していない場合、超音波センサ42の出力信号はある値P3(>P2)で一定となる。
FIG. 7 is a graph showing an output signal of the ultrasonic sensor that changes in accordance with a change in the distance between the outer edge of the ultrasonic effective spot and the edge of the wafer W. In FIG. 7, the vertical axis represents the output signal of the
図7から分かるように、超音波センサ42の出力信号は、ウェハWのエッジ欠けの大きさ(すなわち、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの距離)に従って増加し、ウェハWのエッジ欠けがある程度大きくなると、超音波センサ42の出力信号はある値で一定となる。
As can be seen from FIG. 7, the output signal of the
本実施形態では、超音波センサ42の出力信号に所定のしきい値が設けられている。この所定のしきい値は、超音波センサ42が発する超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの間の距離が所定の距離である時の超音波センサ42の出力信号の値である。このしきい値は、センサ出力監視部45に設定されている。センサ出力監視部45は、複数の超音波センサ42の出力信号を監視し、複数の超音波センサ42の出力信号のうちの少なくとも1つがこのしきい値に達したか否かを決定し、少なくとも1つの出力信号がしきい値に達した場合は、ウェハWにエッジ欠けがあると判断する。
In the present embodiment, a predetermined threshold value is provided for the output signal of the
本実施形態における超音波センサ42の出力信号のしきい値は、超音波の有効スポットの外縁とウェハWのエッジとの間の距離が3mmであるときの超音波センサ42の出力信号の値に設定されている(図7参照)。これは、ウェハWの基準方向確認用のノッチ(V字型切り欠き)が2mmの大きさを有しているからである。しきい値を上記距離3mmに対応する出力信号の値に設定することで、超音波センサ42がノッチをウェハWのエッジ欠けと誤って判断することが防止される。このように、本実施形態によれば、検出すべきエッジ欠けのサイズをしきい値によって決定することができる。ウェハWのエッジ欠けの検出精度を高めるために、8つよりも多い超音波センサ42を設けてもよい。
The threshold value of the output signal of the
ウェハエッジの欠けは研磨ユニット3A〜3Dで生じやすい。欠けたウェハ(すなわち、一部が欠損したウェハ)が洗浄部4で洗浄されると、ウェハが粉々に砕けてしまうことがある。したがって、洗浄部4にウェハが搬送される前にウェハのエッジ欠けを検出することが好ましい。このような理由から、ウェハWは、研磨ユニット3A(および3B〜3D)、エッジ欠け検出部40、および洗浄ユニット73,74の順に搬送される。本実施形態では、ウェハWをこの順番で搬送する基板搬送機構は、第1リニアトランスポータ6(および第2リニアトランスポータ7)、スイングトランスポータ12、および第1の搬送ロボット77によって構成される。エッジ欠け検出部40の超音波センサ42は、研磨ユニット3A〜3Dと洗浄ユニット73,74との間に配置される。
Chipping of the wafer edge is likely to occur in the polishing
本実施形態では、超音波センサ42は第5搬送位置TP5の上方に配置されているが、他の場所に超音波センサ42を設置してもよい。例えば、超音波センサ42をバッファステージ72または第1リニアトランスポータ6の上方に設置してもよい。
In the present embodiment, the
エッジ欠け検出部40がウェハのエッジ欠けを検出した場合、動作制御部5は、研磨ユニット3A〜3Dおよび基板搬送機構(第1リニアトランスポータ6、第2リニアトランスポータ7、スイングトランスポータ12、および第1搬送ロボット77)の運転を停止させる。作業員は、エッジが欠けたウェハを基板処理装置から取り除き、これによって、エッジの欠けたウェハが洗浄部4に搬送されることが防止される。ウェハが基板処理装置から取り除かれた後、その後基板処理装置の運転が再開される。
When the edge
エッジ欠け検出部40がウェハのエッジ欠けを検出した場合、スイングトランスポータ12は、当該欠けたウェハを、図1に示すバッファステージ72に置き、その後、動作制御部5は、研磨ユニット3A〜3Dおよび基板搬送機構の運転を停止させてもよい。また、ウェハが一時的に置かれる第2のバッファステージ(図示せず)を第1のバッファステージであるバッファステージ72とは別に設け、この第2のバッファステージにエッジの欠けたウェハを置いた後に、動作制御部5は、研磨ユニット3A〜3Dおよび基板搬送機構の運転を停止させてもよい。欠けたウェハをこの第2のバッファステージに置いた後、そのまま、研磨ユニット3A〜3Dおよび基板搬送機構の運転を継続することもできる。第2のバッファステージは、例えば、洗浄部4に配置された第1の洗浄ユニット73または第2の洗浄ユニット74の上方または下方に配置することができる。
When the edge
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.
1 ハウジング
2 ロード/アンロード部
3 研磨部
3A,3B,3C,3D 研磨ユニット
4 洗浄部
5 動作制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
10 研磨パッド
11 リフタ
12 スイングトランスポータ
16 トップリングシャフト
19 テーブルモータ
20 フロントロード部
21 走行機構
22 搬送ロボット
30A,30B,30C,30D 研磨テーブル
31A,31B,31C,31D トップリング
32A,32B,32C,32D 研磨液供給ノズル
33A,33B,33C,33D ドレッサ
34A,34B,34C,34D アトマイザ
40 エッジ欠け検出部
42 超音波センサ
43 センサ保持台
45 センサ出力監視部
72 バッファステージ
73 第1の洗浄ユニット
74 第2の洗浄ユニット
75 乾燥ユニット
77 第1搬送ロボット
78 第2搬送ロボット
100 フレーム
101 リニアガイド
102 スイング機構
105 昇降駆動機構
106 スイングアーム
107 反転機構
108 回転軸
110 把持機構
111 把持アーム
112 チャック
113 開閉機構
DESCRIPTION OF
Claims (8)
研磨された前記基板を洗浄する洗浄ユニットと、
前記基板のエッジ欠けを検出するエッジ欠け検出部と、
前記基板を、前記研磨ユニット、前記エッジ欠け検出部、および前記洗浄ユニットにこの順に搬送する基板搬送機構と、を備え、
前記エッジ欠け検出部は、
前記基板のエッジを感知する複数の超音波センサと、
前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも1つが所定のしきい値に達しか否かを決定するセンサ出力監視部と、を有することを特徴とする基板処理装置。 A polishing unit for polishing a substrate;
A cleaning unit for cleaning the polished substrate;
An edge chip detection unit for detecting an edge chip of the substrate;
A substrate transport mechanism for transporting the substrate to the polishing unit, the edge chipping detection unit, and the cleaning unit in this order;
The edge defect detection unit is
A plurality of ultrasonic sensors for sensing an edge of the substrate;
A substrate processing apparatus, comprising: a sensor output monitoring unit that determines whether at least one of output signals of the plurality of ultrasonic sensors reaches a predetermined threshold value.
前記エッジ欠け検出部が前記基板のエッジが欠けていると判断した場合は、前記動作制御部は、前記研磨ユニットおよび前記基板搬送機構の動作を停止させることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 An operation control unit for controlling operations of the polishing unit, the cleaning unit, and the substrate transport mechanism;
The operation control unit stops the operations of the polishing unit and the substrate transport mechanism when the edge chip detection unit determines that the edge of the substrate is chipped. Substrate processing equipment.
前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも1つが所定のしきい値に達したか否かを決定することを特徴とする基板のエッジ欠けを検出する方法。 Detecting the edge of the substrate with multiple ultrasonic sensors,
A method for detecting an edge defect of a substrate, comprising: determining whether at least one of output signals of the plurality of ultrasonic sensors has reached a predetermined threshold value.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014023800A JP2015152324A (en) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Substrate treating apparatus, and method of detecting edge chipping of substrates |
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